Fachwörter-Lexikon

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Oxidationsschutz

Bei Beaufschlagung von Metallen mit hohen Temperaturen und gleichzeitiger Anwesenheit von Sauerstoff erleiden Metalle einen Angriff durch Oxidation. Bei vielen Metallen bilden sich keine geschlossenen, dichten Oxidschichten, so dass der Basiswerkstoff nach und nach in seine Oxide umgewandelt wird. Dies wiederum bedeutet eine Verminderung des Teilequerschnitts und damit eine mechanische Schwächung. Lediglich bei Werkstoffen wie Titan oder Tantal entstehen sehr dichte Oxidschichten, die eine natürliche Sperre gegen den Angriff durch Sauerstoff darstellen.

Besonders drastisch ist der Angriff durch Oxidation bei Bauteilen in Verbrennungsanlagen oder Turbinen. Hier werden zum Schutz der Werkstoffe Metalloxide, -nitride oder -carbide durch thermisches Spritzen aufgetragen. Mittels der Verfahrenstechnik thermisch Spritzen können eine sehr große Zahl unterschiedlicher keramischer Werkstoffe auf nahezu alle Substrate aufgebracht werden. Dabei kann auch die Dichte der Schichten durch Variation der Auftragstechnologien (Flammspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, Plasmaspritzen, Kaltgasspritzen) oder der eingesetzten Ausgangsstoffe (Draht, Flüssigkeit, Pulver) sowie der jeweiligen Arbeitsparameter gesteuert werden. Die so hergestellten Schichten mit Dicken von wenigen Mikrometern bis zu einigen Millimetern stellen eine wirksame Barriere für angreifende Gase dar. Aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit ermöglichen derartige Schichten auch eine Erhöhung der Arbeitstemperaturen beispielsweise von Turbinen. Dies trägt zu einer Einsparung von Treibstoff bei. 

Randschichthärteverfahren

Ziel ist es, dem Werkstoff eine harte und verschleißbeständige Oberfläche zu verleihen. Die chemische Zusammensetzung der Randschicht wird bei diesen Verfahren nicht verändert, wohl aber das Gefüge. Die oberflächennahe Schicht wird durch eine intensive Energieeinwirkung auf Härtetemperatur erwärmt (austenitisiert). Für die Verfahren des Randschichthärtens (außer Tauchhärten) ist es dabei kennzeichnend, dass mit hoher Geschwindigkeit erwärmt und unmittelbar anschließend abgeschreckt wird. Es muss eine ausreichende Austenitisierung sichergestellen werden. Das Randschichthärten kann für alle Eisenwerkstoffe, die einen Mindestkohlenstoffgehalt von 0,3% und eine Austenitumwandlung aufweisen, angewandt werden. Hierzu zählen beispielsweise die unlegierten Baustähle, Vergütungsstähle, Werkzeugstähle und der Stahlguss. Der maximale Kohlenstoffgehalt sollte 0,75 % jedoch nicht überschreiten, da sonst die Rissneigung sowie die Gefahr der Bildung von Restaustenit zunimmt.

Nach dem angewandten Wärmverfahren unterscheidet man folgende Randschichthärteverfahren: Tauchhärten, Flammhärten, Induktionshärten, Laserstrahlhärten, Elektronenstrahlhärten

Die maximal erreichbare Oberflächenhärte ist im Wesentlichen nur von der Menge des im Austenit gelösten Kohlenstoffs, also vom Kohlenstoffgehalt des Stahls sowie von den Austenitisierungsbedingungen (Härtetemperatur und Aufheizgeschwindigkeit) abhängig. Im Gegensatz zur Oberflächenhärte, die im Wesentlichen von der Menge des im Austenit gelösten Kohlenstoffs abhängt, nimmt mit zunehmendem Gehalt bestimmter Legierungselemente wie Mn, Cr, Mo, Ni und V die Härte in einer bestimmten Tiefe, die Einhärtungstiefe, zu.

Kupfer-Aluminium-Legierungen (Aluminiumbronze)

Diese Legierungen  kombinieren überdurchschnittlich gute mechanische (insbesondere hohe Festigkeiten) und gute physikalische Eigenschaften mit einer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit in einer Vielzahl aggressiver Medien (Meerwasser, Schwefelsäure und Salzlösungen). Sie nehmen daher unter den Kupferwerkstoffen eine besondere Stellung ein. 

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